Question

11．在一堂化學實驗課上，老師為每組同學分別提供了一瓶氫氧化鈉溶液，讓他們用7.3%的稀鹽酸來測定其溶質的質量分數．以下是幾組同學的設想及做法：
（1）甲組同學的實驗如圖1所示：在燒杯中加入16g氫氧化鈉溶液，滴入幾滴酚酞溶液，用滴管慢慢滴入7.3%的稀鹽酸，并不斷攪拌，當觀察到現象時，說明它們之間發(fā)生了中和反應，且恰好完全反應．當溶液顏色恰好變?yōu)闊o色時，共用去了稀鹽酸20g．

試計算：
①則甲組這瓶氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數為10%？（以下兩小題必須寫出完整的計算過程）．
②試列式計算說明將該反應后的溶液轉化為20℃時飽和溶液的一種簡單方法（計算結果精確到0.1g）．已知：20℃時氯化鈉的溶解度為36.0g．
（2）乙組同學的設想是：在燒杯中加入一定量的氫氧化鈉溶液，用滴管慢慢滴入7.3%的稀鹽酸，并不斷攪拌，通過用pH試紙多次測定溶液pH的辦法，達到實驗目的．
①下列使用pH試紙的方法正確的是AC（填字母）．
A．將pH試紙剪成幾段節(jié)約使用B．將pH試紙直接插入待測液中
C．將pH試紙放在干凈的白瓷板上，用玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上
D．將pH試紙潤濕后放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上
②由于用pH試紙需多次測定，較繁瑣，且所測數值不夠精確．在老師指導下，乙組同學取了5g氫氧化鈉溶液進行了數字化實驗，由計算機描繪出了整個實驗過程中溶液pH的變化圖象（簡單表示為圖2）．
請回答：圖2中a點表示的含義是氫氧化鈉與鹽酸恰好完全反應；b點溶液中含有的陽離子有Na⁺、H⁺（填離子符號）．
（3）丙組同學在滴加稀鹽酸一段時間后，發(fā)現溶液中有少量氣泡產生．這一“異常現象”激起了他們的探究欲望，通過實驗證明：該組用的這瓶氫氧化鈉溶液已經部分變質．
請用化學方程式表示其變質的原因CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；若要除去溶液中變質生成的雜質，請簡要寫出你的實驗方案：加適量的氫氧化鈣溶液（或氫氧化鋇溶液），過濾．
（4）①圖3是氫氧化鈉溶液與稀鹽酸恰好完全反應的微觀示意圖，
根據如圖回答下列問題：該中和反應的實質可以表示為氫離子+氫氧根離子→水．
②將稀鹽酸逐滴勻速加入一定量的稀氫氧化鈉溶液中，用數字化儀器對反應過程中溶液的溫度、pH進行實時測定，得到的曲線如圖4、圖5所示．
由圖4、圖5可知，稀鹽酸與稀氫氧化鈉溶液恰好反應依據是溶液溫度升高、溶液pH由大于7降至小于7．
（5）中和反應不一定有有明顯實驗現象產生．對于某些有明顯實驗現象產生的中和反應，如稀硫酸與氫氧化鋇溶液的反應，只要將稀硫酸滴加到氫氧化鋇溶液中，觀察到產生白色沉淀現象，就可說明反應已經發(fā)生．該反應的化學方程式是Ba（OH）₂+H₂SO₄═BaSO₄↓+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①根據氫氧化鈉與鹽酸的反應，由鹽酸溶質的質量求出氫氧化鈉的質量，再求出氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數；②根據20℃是氯化鈉的溶解度，結合溶液中含有的氯化鈉質量分析使其轉化為20℃時的飽和溶液的方法．
（2）①根據pH試紙使用方法分析判斷；
②根據溶液pH的變化圖象的意義，分析a的含義、b點溶液中的溶質；由鹽酸的體積和密度可求出鹽酸的質量．
（3）根據氫氧化鈉與二氧化碳的反應寫出氫氧化鈉變質的方程式，根據碳酸鈉的性質分析設計除去碳酸鈉的實驗方案．
（4）顯酸性的溶液不能使酚酞試液變色，顯堿性的溶液能使酚酞試液變紅色；
稀鹽酸和氫氧化鈉反應時放出熱量；
氫氧化鈉溶液顯堿性，pH大于7，當不斷加入稀鹽酸時，由于發(fā)生中和反應，溶液的堿性減弱，pH減小，當恰好完全反應時，pH等于7，繼續(xù)加入稀鹽酸時，溶液顯酸性，pH小于7；
（5）氫氧化鋇和稀硫酸反應生成白色沉淀硫酸鋇和水．

解答 解：（1）①酚酞遇堿性溶液變紅，酚酞溶液的作用是：判斷反應是否恰好完成；
②在中和反應過程中，邊滴加稀鹽酸，邊要用玻璃棒不斷攪拌的目的是：使反應物充分接觸，完全反應；
③鹽酸中溶質的質量為：20g×7.3%=1.46g
設氫氧化鈉的質量為x，生成氯化鈉的質量為y
NaOH+HCl=NaCl+H₂O
40      36.5    58.5
x       1.46g     y
$\frac{40}{x}=\frac{36.5}{1.46g}$=$\frac{58.5}{y}$
 解得：x=1.6g
y≈2.3g
甲組這瓶氫氧化鈉溶液中溶質的質量分數為：$\frac{1.6g}{16}$×100%=10%
②由于該溶液在20℃時不飽和所以可采用加溶質的簡便辦法使其轉化成飽和溶液，原溶液質量是20g+16g=36g；
設加入溶質的質量是z，則有
$\frac{36g}{100g+36g}=\frac{2.3g+z}{36g+z}$
z≈9.8g
（2）①A．將pH試紙剪成幾段節(jié)約使用，方法正確；
B．將pH試紙直接插入待測液中，會污染試劑，方法錯誤；
C．將pH試紙放在干凈的白瓷板上，用玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上，方法正確；
D．將pH試紙潤濕后，測得堿液的pH偏小，方法錯誤；
②由溶液pH的變化圖象可知，在a點時，溶液的pH等于7，說明了氫氧化鈉和鹽酸恰好中和；在b點時，溶液呈酸性，氫氧化鈉全部與鹽酸反應生成了氯化鈉，溶液中還有剩余的鹽酸．所以溶液中的陽離子是：Na⁺、H⁺；要求氫氧化鈉溶液的質量質量分數，須知鹽酸的質量，由題中的條件可知，還需要的數據是稀鹽酸的密度．
（3）氫氧化鈉變質的原因是氫氧化鈉與空氣中的二氧化碳反應，反應的方程式是：CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O．由于碳酸鈉能與氫氧化鈣反應生成了氫氧化鈉和碳酸鈣，既除去了雜質碳酸鈉，又沒有引入新的雜質．所以，要除去溶液中變質生成的雜質，實驗方案是：加適量的氫氧化鈣溶液（或氫氧化鋇溶液），過濾；反應方程式為：Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH．
（4）①在盛有稀氫氧化鈉溶液的燒杯中，滴加2～3滴酚酞試液，用膠頭滴管吸取稀鹽酸逐滴加入到上述燒杯中，邊滴邊用玻璃棒攪拌，當觀察到溶液由紅色變成無色時，說明它們之間發(fā)生了中和反應，且恰好完全反應；中和反應的實質是：氫離子+氫氧根離子→水；
②由圖1、圖2可知，稀鹽酸與稀氫氧化鈉已發(fā)生中和反應的判斷依據是溶液溫度升高；溶液pH由大于7降至小于7．
（5）將稀硫酸滴加到氫氧化鋇溶液中時，能夠觀察到產生白色沉淀，就可說明反應已經發(fā)生，該反應的化學方程式為：Ba（OH）₂+H₂SO₄═BaSO₄↓+2H₂O．
故填：產生白色沉淀；Ba（OH）₂+H₂SO₄═BaSO₄↓+2H₂O．
答案：
（1）①10%；②9.8g；
（2）①AC；②氫氧化鈉與鹽酸恰好完全反應；Na⁺、H⁺；
（3）CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；加適量的氫氧化鈣溶液（或氫氧化鋇溶液），過濾；
（4）①氫離子+氫氧根離子→水；②溶液溫度升高；溶液pH由大于7降至小于7．
（5）產生白色沉淀；Ba（OH）₂+H₂SO₄═BaSO₄↓+2H₂O．

點評 本題是考查中和反應過程中溶液pH的變化情況的，我們要知道向酸中加堿和向堿中加酸時，溶液pH的變化趨向．明確不同指示劑的變色范圍．